高浓度全尾砂充填料浆流变特性试验研究

针对某矿山全尾砂胶结充填料浆输送技术应用的实际问题,为实现高浓度全尾砂充填料浆的自流稳定输送,对其进行流变特性试验研究,分析不同浓度和不同灰砂比充填料浆的流变参数,为建立自流输送系统提供理论依据。     

罗河铁矿全尾砂胶结充填配比优化试验研究

针对罗河铁矿充填料浆浓度波动大,充填料浆灰砂比等关键指标难以控制,并最终影响充填体质量等问题,开展了罗河铁矿全尾砂胶结充填配比优化试验,对充填材料的物理化学性质进行了测定。同时采用全面法试验,对不同质量浓度和不同灰砂比的全尾砂流动性、流变及其强度进行了对比分析,试验结果表明：罗河铁矿全尾砂-74 μm占比达59.87%,属于细粒级尾砂;由于胶固粉中添加了表面活性物质,能够提高料浆的流动性,导致灰砂比越大,料浆的流动性越好;质量浓度为66%~68%时,料浆屈服应力均在100 Pa以内;在满足自流输送和强度要求的前提下,推荐罗河铁矿一步骤充填料浆质量浓度为68%,灰砂比为1∶10,二步骤充填料浆质量浓度为68%,灰砂比为1∶16。     

某铁矿山全尾砂高浓度胶结充填参数研究

某铁矿采用阶段空场嗣后胶结充填采矿法,选用全尾砂作为充填骨料,以P.O42.5普通硅酸盐水泥作为胶凝材料。为确定该矿全尾砂高浓度胶结充填参数,在分析全尾砂基本物化性质的基础上,研究了充填体强度、充填料浆流动性与灰砂比、充填浓度之间的关系。结果表明,该矿全尾砂可制备高浓度胶结充填料浆;放砂浓度为62%～66%、灰砂比为1:4～1:15时,充填体强度指标良好;该料浆具备自流输送的条件。     

基于不同养护龄期的充填体强度多元线性回归分析

为探究灰砂比、料浆浓度对充填体强度的影响规律,利用某金矿全尾砂作为原料,制备料浆浓度为65%、67%和69%,灰砂比为1∶4,1∶10和1∶20的胶结充填体试件,开展单轴压缩试验。试验结果表明:全尾砂胶结充填体强度与灰砂比、料浆浓度之间呈多元线性函数关系。养护龄期对充填体强度影响最大,灰砂比次之,料浆浓度最小。充填体强度随养护龄期的增长遵循线性增长规律,且灰砂比和料浆浓度越大,强度随龄期增长速率越大。     

废石尾砂胶结充填材料流动与强度性能的研究

为了解决极细全尾砂作为充填骨料制备充填料浆脱水困难、充填体强度偏低的问题,通过开展废石尾砂胶结充填试验,改善充填骨料粒级组成,研究废石掺量对充填料浆流动性能及充填体强度的影响规律。结果表明:相比较全尾砂胶结充填,掺入废石可以显著改善充填料浆的流动性能,提高充填料浆的输送浓度;在相同灰砂比和浓度情况下,废石尾砂胶结充填体强度高于全尾砂胶结充填体。因此,废石尾砂胶结充填体可以降低灰砂比,减少水泥用量,消纳地表废石。在云南金厂河矿山开展工业试验,确定了充填参数为浓度80%、灰砂比1∶8、废石掺量60%,原位取芯平均抗压强度为3.36MPa,满足采场充填体强度设计要求。     

铜山铜矿全尾砂充填料浆流变特性试验研究

针对铜山铜矿全尾砂胶结充填料浆管道输送技术存在的实际问题,采用RST+SST型软固体流变仪进行了料浆流变特性试验,揭示了料浆屈服应力和粘度系数随料浆浓度和灰砂比变化的规律;利用试验得到的料浆流变特性参数,进行了管道输送临界流速、沿程阻力损失的计算以及充填参数验证。结果表明:料浆浓度为65%～70%、充填流量为64～80m3/h、管径为108mm时,工作流速和输送压力均能满足矿山自流输送要求,为全尾砂胶结充填料浆管道输送系统设计提供了基础。     

运动状态下全尾砂胶结料浆流变参数时变性研究

全尾砂胶结料浆在管路输送过程中流变参数具有时变性。以连续搅拌方式模拟料浆在输送过程中的运动状态,借助Brookfield流变仪研究了不同质量浓度和灰砂比条件下,搅拌时间对料浆流变参数的影响规律及作用机理。研究结果表明:1)当搅拌时间逐渐增加时,灰砂比1∶5,质量浓度分别为72%、74%和76%的全尾砂胶结料浆其屈服应力和黏性系数均随之增大,且料浆质量浓度越高,搅拌时间对料浆流变参数的影响越显著;2)质量浓度74%,灰砂比分别为1∶5、1∶10和1∶15的全尾砂胶结料浆屈服应力和黏性系数也随搅拌时间的增加而增大。料浆流变参数增大的主要原因为:料浆中水泥水化反应产生的具有凝聚网络结构的凝胶成分含量随时间的增加而不断增加。     

基于不同养护龄期的充填体强度回归分析

为探究灰砂比、料浆浓度对充填体强度的影响规律,利用某金矿全尾砂制备料浆浓度为65%、68%、70%、72%和75%,灰砂比为1∶4,1∶5,1∶6,1∶8和1∶10的胶结充填体试件,开展单轴压缩试验。试验结果表明:全尾砂胶结充填体强度与灰砂比、料浆浓度之间呈多元线性函数关系。充填体强度随养护龄期的增长遵循线性增长规律,且灰砂比和料浆浓度越大,强度随龄期增长速率越大。     

基于正交试验的充填集料配比优化研究

对某铜矿全尾砂和戈壁集料粒度进行了分析,结果表明,戈壁集料粒度分布区间广、粗颗粒含量高,全尾砂粒级偏细,将全尾砂添加至戈壁集料中可改善充填集料级配,从而提高料浆的流动性能。采用正交试验研究不同全尾砂-戈壁集料配比、料浆质量浓度和灰砂比条件下的料浆塌落度和泌水率,对试验结果进行方差分析,分析结果表明,浓度对料浆的塌落度值和泌水率影响最大,其次是充填集料配比,而灰砂比的影响很小;集料配比为25∶75、浓度为83%时,充填料浆的和易性及保水性能最佳,可有效避免充填料浆自流输送发生堵管事故。     

铜绿山矿露天坑尾砂胶结充填配比试验研究

针对露天坑亟需充填治理和尾矿库容积匮乏的问题,铜绿山矿计划采用全尾砂胶结充填露天坑的解决方案。为满足露天坑充填强度要求,在引入新型胶结充填材料的基础上,开展了粗颗粒尾砂和细粒级尾砂的充填配比试验研究。尾砂粒级分析表明,铜绿山矿现阶段尾砂粒度较细,使用砂仓尾砂和砂仓溢流水底流极细尾砂进行了多种浓度和灰砂比的充填强度交叉试验,重点研究了底流极细尾砂高浓度低灰砂比和低浓度高灰砂比2种情况下新型胶凝料的固化效果。结果表明,料浆浓度对充填强度影响更显著。基于成本控制和技术可行性,极细尾砂充填推荐高浓度低灰砂比方案:浓度66%,灰砂比1∶15,充填体强度满足充填要求。     

某金矿膏体料浆流变特性研究与神经网络分析北大核心

通过研究某金矿的全尾砂基本性质,采用博乐飞RSR-SST型流变测试仪测定其膏体料浆的流变参数,获取流变曲线并分析其变化过程。利用BP神经网络原理,建立了以料浆质量浓度X_(1)、灰砂比X_(2)、容重X_(3)和扩展度X_(4)影响因素,屈服应力Y_(1)和塑性黏度Y_(2)两个流变参数的流变模型。结果表明:料浆质量浓度是影响流变特性的主要因素,料浆的扩展度次之,灰砂比和料浆容重影响最小;当质量浓度处于72%~74%时,灰砂比、料浆容重和扩展度对流变参数影响较小;全尾砂膏体流变参数随着料浆质量浓度、灰砂比呈线性增长;建立的流变函数模型在预测金矿充填料浆流变特性参数中的误差在可控范围、准确性高,可为管输沿程阻力计算、井下充填管网布置提供依据。     

考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力研究

为了探究壁面滑移效应影响下的充填料浆管道输送阻力的变化特征，建立了考虑壁面滑移效应的管道输送模型，利用Comsol数值模拟软件分析了料浆浓度、管径及灰砂比对管道阻力损失的影响。研究表明 ：①模型计算结果的相对误差在合理范围内，该模型用来计算考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力是可靠的；②考虑壁面滑移效应的情况下，各因素对管道阻力的影响程度依次为管径>质量浓度>灰砂比，管径 增大，壁面剪切作用力减小，颗粒迁移运动变缓，滑移效应减弱，管道输送阻力降低幅度减小；③在不同浓度范围内料浆滑移层厚度的主控因素不同，导致输送阻力随浓度增大的幅度不同；④灰砂比较低时，管道输 送阻力的增长速率较低，随着灰砂比增大，管道输送阻力快速增大。以冀东地区某矿山为研究背景进行了数值模拟，得到充填料浆管道输送的最佳参数为质量浓度66%、68%，灰砂比1∶8。     

高浓度分级尾砂充填料浆管输阻力影响因素研究与分析

为了研究高浓度分级尾砂充填料浆管输沿程阻力,先测定分级尾砂的物理化学性质;通过工业管输试验,测出不同浓度、流量、灰砂比条件下的充填料浆的管输沿程阻力,以水平管和斜管的管输沿程阻力为例,分析了充填管道阻力与流量、浓度、灰砂比之间的变化规律;用多因素正交试验得出管输阻力影响因素间的主次关系,得出井下不同充填条件下的最优参数,试验方法及结果对矿山实际充填生产具有较好的指导意义。     

武里蒂卡金矿膏体充填料输送性能试验研究

膏体充填以其高浓度、无脱水、低水泥耗量等优势而广受国内外地下矿山的推崇,但同时也存在膏体输送管道阻力大、管道易堵塞的问题,为给矿山膏体输送系统提供设计依据,开展膏体充填料浆输送性能试验研究就显得十分必要。哥伦比亚武里蒂卡金矿拟采用全尾砂膏体充填,全尾砂膏体充填需求量60 m3/h～100 m3/h。本文通过坍落度试验研究分析充填料浆和易性并初步确定膏体态充填料浆的浓度范围,约为68%~70%。以此为基础,利用流变仪测试充填料浆的屈服剪切应力与黏性系数,计算得出管道单位长度充填料浆流动阻力,并结合矿山膏体输送条件,确定了武里蒂卡金矿的膏体输送参数。研究表明,充填料浆浓度宜选定66%~68%,推荐井下充填管道内径150 mm,相应膏体输送阻力2.69~5.74 kPa/m,采用10 MPa膏体输送泵可将充填料浆水平输送1.7~3.7 km,能够很好地满足矿山充填系统膏体输送的需求。膏体充填料浆输送性能参数及其确定方法可为类似地下矿山充填系统建设提供参考与借鉴。     

基于倾斜管道实验的矿山充填膏体流变特性研究

膏体充填技术越来越多地被用于地下矿山开采中,膏体的流变特性是保证膏体顺利输送及充填的基本特征参数。传统膏体的流变特性分析主要以室内流变仪测试为主,测试结果与现场实际存在较大误差。因此为了获得膏体充填料浆输送过程中真实的流变特性,本研究基于流体力学理论对膏体管道流动过程中的受力状态进行了分析,设计了倾斜管道实验装置。借助均匀设计实验方法,研究了膏体质量分数、灰砂比、细粒尾矿添加量、粗颗粒添加量4种因素对某矿膏体流变特性的影响,得到了各因素关于浆体屈服应力及塑性黏度的函数关系。结果表明:对于层流状态下的宾汉流体,利用倾斜管道装置,能够简单、快捷地测定其相关的流变参数;浆体质量分数对流变参数起决定性作用,而灰砂比的影响可忽略,当细粒尾砂掺量12%,碎石掺量4%时,膏体具有较低的屈服应力及塑性黏度,其流动性较好。     

废石-全尾砂高浓度充填料浆管输阻力影响因素分析

在废石-全尾砂高浓度充填料浆泵压管输方面,由于粗粒级废石骨料的加入,料浆的流变特性和输送特性均发生很大变化,因此其管输阻力也发生较大变化。文中对环管试验所测得的管输阻力数据进行了分析,在一定范围内表明了流速、质量浓度、废石尾砂比等因素对管输阻力的影响。     

L型充填管道料浆输送压力损失及优化研究

全尾砂料浆管道输送作业中，料浆管道底部磨损问题比较严重，极大地影响了料浆管道的使用寿命。结合唐山某铁矿全尾砂料浆L型管道充填现状，以L型管道输送压力损失最小为原则进行研究，选择灰砂 比为1∶4、1∶6、1∶8，配比浓度为54%、58%、62%的充填料浆作为试验对象，以3、5、7 m/s为料浆流动速度，采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件，基于3D数值模型计算了管道直径为70、80、90、100 mm 4种情 况下的压力损失，分析了压力损失的影响因素并进行了优化研究。结果表明：管道直径越大，45°截面的压力越大，L型管道压力损失与管道直径呈二次多项式函数关系，管道直径减小到70 mm或增大到100 mm，都会 加速L型管道底部的磨损。为延长矿山L型管道服务时间，最大限度减轻管道底部磨损，建议该矿山L型充填料浆输送管道直径取85 mm，料浆流速3 m/s，灰砂比1∶4，质量浓度64%。     

矸石似膏体充填料浆临界流速影响因素研究

为探究矸石似膏体料浆在管输过程中的流变参数的影响因素,以公格营子矿矸石似膏体充填料浆为工程背景,使用CRT流变仪测试了不同浓度、矸石颗粒粒径下的矸石似膏体充填料浆的流变参数,运用流体力学和粒状物输送水力学分析了矸石颗粒在似膏体料浆的受力情况,运用Fluent软件对管道输送过程中不同流速、矸石粒径以及料浆浓度下的料浆流动状态以及粒子运动轨迹进行了模拟验证。结果表明,矸石似膏体料浆的矸石颗粒粒径大小和浓度会影响料浆的塑性粘度和初始切应力,进而对管道输送的临界流速产生影响。具体表现为在管输过程中,矸石粒径为15mm、20mm、较5mm和10mm更易下沉,料浆浓度达到76%时,料浆初始切应力增幅会出现急剧增加,随着料浆浓度增大,管输过程中矸石颗粒更不容易沉降。     

某铜矿全尾砂/废石复合充填料浆流变特性研究

全尾砂充填料浆流变性能对管道输送及充填体强度有重要影响。对某铜矿充填料浆采用不同配比实验,通过实验数据选取合适的流变模型,用Origin模拟出回归方程,研究了屈服应力、表观黏度与质量浓度、废石掺量、灰砂比的关系。结果表明,屈服应力随质量浓度升高而增大,当全尾砂质量浓度超过70%,屈服应力显著增大;质量浓度为72%时,适量掺入废石能提高充填料浆的初始表观黏度,废石量超过10%,初始表观黏度则会逐渐降低;浓度低于66%,对初始表观黏度几乎没有影响;废石掺量为0时,灰砂比越大,屈服应力越大;废石掺量为10%、20%时,灰砂比大小对屈服应力几乎无影响;废石掺量为30%、40%时,灰砂比越大,屈服应力越小;质量浓度对屈服应力影响最为显著。     

国内某铁矿充填工艺技术优化研究

为解决国内某矿山充填工艺系统堵管事故频发和充填体质量差等问题,提出优化充填骨料级配和管线敷设的技术思路,并开展试验研究和现场应用验证。结果表明：分级粗尾砂和细尾砂的最佳混合比例为5:5~6:4,质量浓度74%~78%的充填料浆可实现自流输送,分级细尾砂浓缩最佳进料浓度为8%~10%,絮凝剂添加量为10~15 g/t,底流高度可达到56% ~ 60%。通过优化充填管线敷设,充填管线减少485 m,平均充填倍线由6.4降至4.5,矿山应用验证优化后的充填骨料和充填管线,保障了充填工艺参数的稳定性,提高了充填体质量,实现了矿山高效稳定充填。